DE202004002582U1

DE202004002582U1 - Flüssigkristallanzeige mit verbesserter Farbe

Info

Publication number: DE202004002582U1
Application number: DE202004002582U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2014-02-25
Also published as: JP2012230384A; CN100474059C; JP5064648B2; HK1077099A1; US7123317B2; JP2005122115A; US20050078236A1; CN1607431A

Abstract

Flüssigkristallanzeigegeräte mit einer Flüssigkristalleinrichtung, die ein Flüssigkristallmaterial enthält, das zwischen einem Paar transparenter Platten (13, 14) eingefügt ist, die strukturierte Elektroden (16) tragen, die die gewünschte Flüssigkristallanzeige ergeben, wobei das Anzeigegerät außerdem eine vorderseitige und eine rückseitige Polarisationsschicht (18, 19) aufweist, deren Transmissionsachsen miteinander fluchten oder gegeneinander verdreht sind, und wobei außerdem ein Reflektor (21) zum Reflektieren von aus der Umgebung einfallendem Licht durch die vorderseitige Schicht (18) zurück durch die rückseitige Polarisationsschicht (19), die Flüssigkristalleinrichtung und die vorderseitige Polarisationsschicht (18) zum Betrachter vorgesehen ist, mit einer Schicht (12), die zwischen der rückseitigen Polarisationsschicht (19) und dem Reflektor (21) fluoreszierendes Material enthält, das auf das aus der Umgebung einfallende Licht empfindlich ist, um eine spezielle Wellenlänge zu emittieren, um für die Anzeige eine spezielle Farbe zu liefern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristallanzeigegerät mit einer verbesserten Farbanzeige insbesondere für Digitaluhren.
Optische Anzeigen, die eine Flüssigkristalltechnologie anwenden, werden umfassend in Produkten verwendet, die von kleinen Vorrichtungen wie Uhren, Taschenrechnern, Mobiltelefonen (die alle normalerweise batteriebetrieben sind) bis zu größeren Gegenständen wie Computern und Fernsehempfängern reichen. Ein Ziel von Entwicklern bzw. Designern ist es, den Anzeigekontrast zu steigern, um hellere Farben und eine größere Helligkeit zu schaffen. Wird die Energie von einer Energiequelle ohne Batterien geliefert (und ist folglich unbegrenzt), so ist eine kontinuierliche Hintergrundbeleuchtung möglich. Bei batteriebetriebenen Geräten würde eine solche Lösung schnell zu einem Verbrauch der gesamten Batteriekapazität führen.
Um Farben in eine Anzeige zu bringen, die unter Umgebungslicht arbeitet (wobei die Hintergrundbeleuchtung nur diskontinuierlich benutzt wird) und wo eine Batterie verwendet wird, stehen verschiedene Lösungen zur Verfügung. Eine dieser Lösungen besteht darin, zu einem vorderseitigen Polarisator einen Farbfilter hinzuzufügen, wodurch es möglich wird, die unerwünschten anderen Farbkomponenten zusätzlich zu dem Licht der unerwünschten Polarisation zu absorbieren. Folglich zeigen in einem sogenannten positiven Betriebsmodus die Anzeigebildpunkte die Farbe des Filters, der Hintergrund ist jedoch unerwünscht in einer silbrigen Farbe schattiert, was in einem mangelhaften Kontrast resultiert.
Eine andere Technik ist, einen Farbfilter zwischen einem rückseitigen Polarisator und einem Reflektor anzuordnen. Das ermöglicht es einem größeren Anteil einfallenden Lichtes, durch die Flüssigkristalleinrichtung hindurchzutreten, es wird jedoch nur ein Bruchteil des Lichtes zum Betrachter zurückreflektiert, woraus wiederum ein mangelhafter Kontrast resultiert.
Schließlich und endlich kann der Anzeigekontrast infolge eines typischen Zeitmultiplexantriebs der Bildpunkte verschlechtert werden. Dieser wird üblicherweise benutzt, um hohe Bildpunktzählraten für eine fest Anzahl von Treibern zu erhalten. Daraus resultiert, dass das für die Flüssigkristallanzeige verfügbare Licht auf einen Bruchteil begrenzt wird, der von der verwendeten Einschaltdauer abhängt (bei dem es sich gewöhnlich um einen kleinen Bruchteil handelt). Das stellt für nicht farbige Anzeigen kein Problem dar, für farbige Anzeigen jedoch schon.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristallanzeigegerät mit einer verbesserten Farbanzeige zu schaffen.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Farbanzeige zu schaffen, bei der die Farben besser sichtbar sind, und die sowohl unter Umweltbedingungen als auch unter Hintergrundbeleuchtungsbedingungen im positiven und im negativen Betriebszustand einen besseren Kontrast besitzt.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Flüssigkristallanzeigegerät mit einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gelöst, die ein Flüssigkristallmaterial enthält, das zwischen zwei transparenten Platten eingefügt ist, die strukturierte Elektroden tragen, die die gewünschte Flüssigkristallanzeige ergeben. Das Anzeigegerät weist außerdem eine vorderseitige und eine rückseitige Polarisationsschicht, deren Transmissionsachsen entweder miteinander fluchten oder gegeneinander verdreht sind, und außerdem ein Reflektor auf, zum Reflektieren von aus der Umgebung einfallendem Licht durch die vorderseitige Schicht und zurück durch die rückseitige Polarisationsschicht, die Flüssigkristalleinrichtung und die vorderseitige Polarisationsschicht zum Betrachter. Die erfindungsgemäße Verbesserung weist eine Schicht auf, die zwischen der rückseitigen Polarisationsschicht und dem Reflektor fluoreszierendes Material enthält, das auf das aus der Umgebung einfallende Licht empfindlich ist, um eine spezielle Wellenlänge zu emittieren, um für die Anzeige eine spezielle Farbe zu liefern.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung der anliegenden Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine räumlich getrennte Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine räumlich getrennte Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, bei der es sich um eine teilweise Modifikation der Ausbildung gemäß 1 handelt, und
3 eine Vorderansicht einer Flüssigkristallanzeige in Blickrichtung der Pfeile 3–3 in 1.
1 zeigt in einer räumlich getrennten Ansicht ein Flüssigkristallanzeige (LCD)-Gerät, das, wie aus 3 ersichtlich ist, Teil einer Uhr ist, die die digitalen LCD-Segmente 10 besitzt, die die Zeit 22:45 anzeigen. Wie weiter unten detailliert beschrieben wird, besitzen die Segmente in einem Betriebszustand (im negativen Betriebszustand) auf einem schwarzen Hintergrund eine spezielle Farbe. Der Betrachter sieht die Uhr und deren Anzeige in derselben Richtung wie das Umgebungslicht, das in 1 durch den Pfeil 11 dargestellt ist.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist die Flüssigkristalleinrichtung eine Schicht 12 aus Flüssigkristallmaterial auf, die zwischen einem Paar transparenten Platten 13, 14 eingefügt ist, die üblichennreise aus Glass bestehen und die strukturierte Elektroden 16 tragen, die aus Indium-Zinn-Oxid bestehen. Wenn die strukturierten Elektroden durch eine Multiplexspannung eines Treibers 17 aktiviert werden, werden die Kristalle zwischen den Elektroden umgeordnet oder aus- d.h. nachgerichtet, um die Lichttransmission (abhängig davon, ob ein positiver oder negative Betriebsmodus verwendet worden ist) zu blockieren oder zu ermöglichen, und folglich die gewünschte digitale Anzeige zu ergeben.
Eine vorderseitige Polarisationsschicht 18 ist an der sichtbaren Seite der Platte bzw. des Substrates 13 angebracht und eine rückseitige Polarisationsschicht 19 ist an der Bodenplatte bzw. am Substrat 14 angebracht. Die beiden Polarisationsschichten 18, 19 besitzen Transmissionsachsen, die entweder miteinander fluchten oder gegeneinander um bis zu 90 Grad verdreht sind. Ein Reflektor 21 dient zur Reflexion des Lichtes durch die oben beschriebene Einrichtung zurück. Soweit wie oben beschrieben, handelt es sich um eine standardmäßige LCD-Vorrichtung. Im Betrieb erlauben die Polarisatoren nur Licht einer Polarisation den Durchlass, während die dazu senkrecht polarisierten Lichtkomponenten absorbiert werden. Von der vorderseitigen Polarisationsschicht 13 kommendes Licht erhält infolge der Flüssigkristallschicht 12 eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90°. Wenn die rückseitige Polarisationsschicht 14 polarisationsmäßig fluchtet, so dass ihrer Transmissionsachse zu der der vorderseitigen Polarisationsschicht senkrecht steht, wird Licht vollständig durchgelassen und am Reflektor 21 reflektiert. Handelt es sich bei dem Reflektor 21 um ein silberiges Blatt aus Aluminium, so erscheint die Anzeige im Hintergrund silbrig. Wird dann an die Elektroden eine Spannung angelegt, so werden die Flüssigkristalle unter den Elektroden aus- d.h. nachgerichtet, was in einer 90°-Drehung resultiert, so dass Licht durch den vorderseitigen Polarisator absorbiert wird, was in schwarzen Bildpunkten resultiert. In diesem Falle wird die Anzeige im positiven Modus d.h. Betriebszustand betrieben. Wenn alternativ der rückseitige Polarisator in seiner Polarisationsrichtung parallel zu der des vorderseitigen Polarisators orientiert ist, wird Licht, das von dem elektrodenfreien Abschnitt der Flüssigkristallanzeige kommt, absorbiert, was einen schwarzen Hintergrund verursacht. Wenn an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, wird Licht durchgelassen, so dass silbrige Lichtpunkte erzeugt werden. Dabei handelt es sich um den negativen Betriebszustand bzw. Modus.
In diesen beiden Betriebszuständen wird Lichtenergie in den Polarisatoren absorbiert, woraus resultiert, dass nur ein Bruchteil des einfallenden Lichtes zum Betrachter zurückreflektiert wird. Daraus resultieren im positiven Betriebszustand ein dunklerer Anzeigehintergrund oder im negativen Anzeigemodus mattere Bildpunkte.
Zur Hintergrundbeleuchtung kann eine Einrichtung mit einem Lichtstreukörper verwendet werden, durch den das einfallende Licht willkürlich verteilt auf dem Reflektor auftrifft (der in diesem Falle lichtdurchlässig wird). Folglich wird ein Teil des Lichtes durch den rückseitigen Polarisator auf dem Weg zurück zum Betrachter absorbiert, wodurch die Helligkeit weiter reduziert wird.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße verbesserte Farbanzeige beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist auf die Sichtseite des Reflektors 21 eine Schicht 22 aus fluoreszierendem Material aufgedruckt. Ihre Farbe wird durch den Benutzer für die beste spektrale Umwandlungswirksamkeit für die jeweilige spezielle Anwendung ausgewählt. Beispielsweise erzeugen Radomine-Rot- und Radomine-Gelb-Farbstoffe rötliche und gelbliche Farben für die Zahlen 10 (3). Fluoreszierende Materialien sind für diese Anwendung ideal, wenn durch das einfallende Umgebungslicht hervorgerufen ein spontaner Niveauabfall der Elektronen in den Grundzustand mit einer Frequenzverschiebung (im allgemeinen zu einer größeren Wellenlänge) erfolgt, woraus eine Intensivierungswirkung der Fluoreszenzfrequenz resultiert. Im Gegensatz hierzu besitzen Phosphore eine sehr lange Nachleuchtzeit und kann fluoreszierende Materialien nicht ersetzen. Phosphore sind jedoch in Kombination nützlich, um in der Nacht ein Nachleuchten zu erzeugen, wenn eine temporäre Hintergrundbeleuchtung verwendet wird. Die Schicht 22 kann folglich auch phosphoreszierendes Material enthalten.
Im Betrieb wird Licht durch die vorderseitige Polarisationsschicht und die Flüssigkristallschicht durchgeleitet und trifft auf die rückseitige Polarisationsschicht auf. Wenn die Elektroden aktiviert sind und wenn die Transmissionsachsen der Polarisatoren auf den geeigneten Betriebszustand bzw. Modus eingestellt sind, trifft Licht auf die fluoreszierende Schicht auf, aktiviert diese und ergibt auf einem schwarzen Hintergrund eine digital Farbanzeige. Das erfolgt bei einem Betrieb in einem negativen Modus bzw. Betriebszustand. In einem positiven Modus bzw. Betriebszustand ergibt sich selbstverständlich ein schwarzer Hintergrund mit schwarzen Bildpunkten. Die gewünschte Farbe der gewünschten Wellenlänge wird durch die Absorption von Licht der unerwünschten Wellenlängen verstärkt. Diese Lichtenergie wird durch die hochpolierte Oberfläche des Reflektors 21 reflektiert. Ein solcher Reflektor kann aus durchsichtigem Material wie einem weißen Kunststoffblatt oder einem weißen Papierblatt zusammengesetzt sein. Wenn eine Hintergrundbeleuchtung gefordert wird, kann eine elektrolumineszierende Platte 24 verwendet werden, die durch eine Elektrolumineszenztreiberschaltung mit Energie versorgt wird, die über einen Schalter 27 an eine Batterie 26 angeschlossen ist. Infolge der Verwendung eines lichtdurchlässigen Reflektors ist nur ein minimaler Betrag von Licht erforderlich. Da die LCD-Vorrichtung normalerweise nur batteriebetrieben ist, wie durch die Batterie 15 für den Treiber 17 dargestellt ist, sollte eine Hintergrundbeleuchtung nur intermittierend erfolgen.
2 verdeutlicht eine alternative Hintergrundbeleuchtung, die einen Beleuchtungshohlraum an einem lichtstreuenden Blatt 32 und einem Reflektor 33 verwendet, die durch eine Lichtquelle 34 beleuchtet werden. Das ersetzt die Platte 24 gemäß 1.
Die fluoreszierende Schicht 22 kann auch an der Unterseite der Polarisationsschicht 19 angebracht sein. Das ist in 1 mit der Bezugsziffer 22' bezeichnet. Sie kann von einer Schicht einer einzigen Farbe oder von einer Kombination von Flecken mit unterschiedlichen Farben gebildet sein.
Die rückseitige Polarisationsschicht 19 kann ebenfalls ein reflektierender Polarisationsfilm sein. Hierbei kann es sich um einen reflektierenden Polarisationsfilm der Firma 3M handeln, die unter der Marke RDF-C vertrieben wird, oder um einen doppelhelligkeitserhöhenden Polarisationsfilm der Marke DBEF der Firma 3M.
Wie die 1 zeigt, sollte der Treiber 17 eine Einschaltdauer von mindestens ½ besitzen. Jede Einschaltdauer von kleiner'/ reduziert den Lichtkontrast in unerwünschter Weise. Das ergibt sich durch die geringere Menge an Licht, die auf die Reflektionsschicht unter jedem Bildelement auftrifft.
Zusammenfassend wird festgestellt, dass eine batteriebetriebene LCD-Vorrichtung mit verbesserter Farbe erprobt worden ist.
Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung wie eine Uhr besitzt für ihre Bildpunkte unter Umgebungslicht durch die Verwendung einer fluoreszierenden Schicht am reflektierenden Hintergrund der Anzeige eine verbesserte Farbe für ihre Bildpunkte.

Claims

Flüssigkristallanzeigegeräte mit einer Flüssigkristalleinrichtung, die ein Flüssigkristallmaterial enthält, das zwischen einem Paar transparenter Platten (13, 14) eingefügt ist, die strukturierte Elektroden (16) tragen, die die gewünschte Flüssigkristallanzeige ergeben, wobei das Anzeigegerät außerdem eine vorderseitige und eine rückseitige Polarisationsschicht (18, 19) aufweist, deren Transmissionsachsen miteinander fluchten oder gegeneinander verdreht sind, und wobei außerdem ein Reflektor (21) zum Reflektieren von aus der Umgebung einfallendem Licht durch die vorderseitige Schicht (18) zurück durch die rückseitige Polarisationsschicht (19), die Flüssigkristalleinrichtung und die vorderseitige Polarisationsschicht (18) zum Betrachter vorgesehen ist, mit einer Schicht (12), die zwischen der rückseitigen Polarisationsschicht (19) und dem Reflektor (21) fluoreszierendes Material enthält, das auf das aus der Umgebung einfallende Licht empfindlich ist, um eine spezielle Wellenlänge zu emittieren, um für die Anzeige eine spezielle Farbe zu liefern.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, wobei die fluoreszierende Schicht auch phosphoreszierendes Material enthält.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, das einen Multiplex-Treiber (17) enthält, der zum Treiben der strukturierten Elektroden (16) mit einer Einschaltdauer von mindestens ½ vorgesehen ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, wobei die fluoreszierende Schicht (12) auf den Reflektor (21) aufgedruckt ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, wobei der Reflektor (21) aus einem der folgenden Materialien zusammengesetzt ist: lichtdurchlässiges Material, ein weißes Kunststoffblatt oder ein weißes Papierblatt.
Anzeigegerät nach Anspruch 1, wobei die rückseitige Polarisationsschicht (19) zusammengesetzt ist aus einem der folgenden: einem reflektierenden Polarisationsfilm oder einem doppelhelligkeitserhöhenden Polarisator.